JP3105277B2 - Axial gas turbine - Google Patents
Axial gas turbineInfo
- Publication number
- JP3105277B2 JP3105277B2 JP03058711A JP5871191A JP3105277B2 JP 3105277 B2 JP3105277 B2 JP 3105277B2 JP 03058711 A JP03058711 A JP 03058711A JP 5871191 A JP5871191 A JP 5871191A JP 3105277 B2 JP3105277 B2 JP 3105277B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- turbine
- compressor
- rotor
- cooling air
- drum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D3/00—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid
- F01D3/04—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid axial thrust being compensated by thrust-balancing dummy piston or the like
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
- F01D5/081—Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
- F01D5/081—Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
- F01D5/084—Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades the fluid circulating at the periphery of a multistage rotor, e.g. of drum type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、特に共通の軸上に配置
された圧縮機を駆動する多段式のタービンを有する軸流
式のガスタービンであって、タービンと圧縮機との間に
位置する軸部分が、ドラムカバーによって取り囲まれた
ドラムとして構成されていて、ドラムとドラムカバーと
の間に形成された環状通路によって、圧縮機から回収さ
れた冷却空気がタービンロータの端面にかつこれに次い
でタービンロータのロータ側の冷却通路に向けて案内さ
れるようになっていて、圧縮機の出口部の圧力レベルと
タービン内への冷却空気の入口部の圧力レベルとの間で
シールするためにドラムに、ドラムカバーに対してシー
ル作用を発揮するラビリンスシールが配置されていて、
このばあいタービン用のロータ側の冷却空気全体が圧縮
機出口部範囲で圧縮機から回収される形式のものに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an axial gas turbine having a multi-stage turbine for driving a compressor arranged on a common shaft. The shaft portion is configured as a drum surrounded by a drum cover, and cooling air recovered from the compressor is transferred to and at the end face of the turbine rotor by an annular passage formed between the drum and the drum cover. It is then directed towards a cooling passage on the rotor side of the turbine rotor, in order to seal between the pressure level at the outlet of the compressor and the pressure level at the inlet of cooling air into the turbine. A labyrinth seal that exerts a sealing action on the drum cover is arranged on the drum,
In this case, it relates to a type in which the entire cooling air on the rotor side for the turbine is recovered from the compressor in the region of the compressor outlet.
【0002】[0002]
【従来の技術】上記形式のガスタービンは公知である。
ロータ側の冷却空気全体は圧縮機とタービンとの間で捕
集室から回収される。つまり、冷却空気の大部分は直接
加速グリッドを介してロータ冷却通路内に流入する。こ
のばあい加速グリッドは通常ロータ冷却通路と同じ半径
上でタービンロータの端面に設けられている。2. Description of the Prior Art Gas turbines of the above type are known.
The entire cooling air on the rotor side is recovered from the collection chamber between the compressor and the turbine. That is, most of the cooling air flows directly into the rotor cooling passage via the acceleration grid. In this case, the acceleration grid is usually provided on the end face of the turbine rotor on the same radius as the rotor cooling passage.
【0003】冷却空気のわずかな部分、即ち最後の圧縮
機ディスク並びにドラムおよび第1のタービンディスク
を冷却するために必要な空気は冷却作用を得るために、
冷却空気が旋回流を生ぜしめられることなく環状通路内
に導入される前に、冷却器内で再冷却されねばならな
い。このような構成は一連の欠点を生ぜしめる。[0003] A small portion of the cooling air, the air needed to cool the last compressor disk and the drum and the first turbine disk, is used to obtain a cooling effect.
Before the cooling air is introduced into the annular passage without creating a swirling flow, it must be recooled in the cooler. Such an arrangement creates a number of disadvantages.
【0004】つまり、一面では、捕集室から回収される
ため冷却空気は、特に細い翼冷却通路が望まれるように
できるだけ最良の所望の純度を有していない。[0004] In other words, in one aspect, the cooling air to be recovered from the collection chamber does not have the desired desired purity as best as a particularly narrow blade cooling passage is desired.
【0005】他面では、再冷却のために別個の高価な装
置が必要である。[0005] On the other hand, separate and expensive equipment is required for recooling.
【0006】更に、再冷却されるわずかな量の空気が対
流加熱に基づき環状通路内に流入するまでの途中で再び
著しく加熱され、これによって冷却作用が低下する。In addition, a small amount of air to be recooled is heated considerably again before flowing into the annular passage by convective heating, whereby the cooling effect is reduced.
【0007】更に、旋回流を生ぜしめずに空気を導入す
ることによって当該範囲で付加的に断熱壁温度が増大す
る。In addition, the introduction of air without creating a swirling flow additionally increases the temperature of the adiabatic wall in this range.
【0008】更に、旋回流を生ぜしめずに環状通路内に
冷却空気を導入することによって負荷されるロータ範囲
全体で高い熱伝達係数αが生じ、これによって前述の増
大した冷却温度と関連して高い過渡応力が生ずる。Furthermore, the introduction of cooling air into the annular passage without creating swirling flow results in a high heat transfer coefficient α over the entire rotor range to be loaded, thereby contributing to the increased cooling temperature mentioned above. High transient stresses occur.
【0009】更に、ドラムのラビリンスシール範囲で公
知の欠点を伴う過度に高い熱伝達係数αが生ずる。In addition, an excessively high heat transfer coefficient α occurs with known disadvantages in the labyrinth seal area of the drum.
【0010】公知のガスタービンのばあい逆流を意識し
ている、即ち再冷却された空気を環状通路から圧縮機の
最後の動翼列の後方で圧縮機のメイン通路内に流入させ
るようにしている。この措置によって主要流の重大な障
害が生ずる。In the case of known gas turbines, backflow is conscious, that is to say that recooled air flows from the annular passage behind the last bucket row of the compressor into the main passage of the compressor. I have. This action creates major obstacles to the mainstream.
【0011】わずかな旋回流で強制的にロータ冷却通路
内に流入させることによって、ロータはポンプ作業を実
施しなければならず、これによって更に冷却空気温度が
上昇する。By forcing the rotor into the cooling passage with a slight swirling flow, the rotor must perform a pumping operation, which further increases the cooling air temperature.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
全ての欠点を回避し、更に、タービン側で大寸法で設計
されたロータ端面を有する冒頭に述べた形式の軸流式の
ガスタービンにおいて軸方向スラストを減少させること
にある。SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to avoid all of the disadvantages mentioned above and to provide an axial-flow gas turbine of the type mentioned at the outset with a large-sized designed rotor end face on the turbine side. At the same time to reduce axial thrust.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によれ
ば、タービン用のロータ側の冷却空気が圧縮機の最後の
動翼列の後方で圧縮機のボスのところで回収されかつ冷
却空気に旋回流を生ぜしめられて直接環状通路内に導入
されるようになっていて、この冷却空気が環状通路の内
部で旋回グリッドにおいて偏向されかつ音速の近くまで
加速されるようになっていることによって解決された。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided, in accordance with the present invention, cooling air on the rotor side for a turbine, which is recovered at the compressor boss behind the last rotor row of the compressor and provided to the cooling air. Swirling flow is introduced directly into the annular passage, and this cooling air is deflected in the swirl grid inside the annular passage and accelerated to near the speed of sound Solved.
【0014】[0014]
【発明の効果】本発明の利点は特に、一方では従来一般
的に用いられた高価な冷却器が省かれ、かつ他方では周
囲を冷却空気が流れる軸範囲の過渡応力が減少されると
いうことにある。The advantages of the invention are, in particular, that on the one hand the expensive coolers conventionally used in the past are eliminated and on the other hand the transient stresses in the axial area around which the cooling air flows are reduced. is there.
【0015】特に有利には、タービン用のロータ側の冷
却空気が圧縮機の最後の動翼列の後方で圧縮機のボスの
ところで回収されかつ冷却空気に旋回流を生ぜしめられ
て環状通路内に導入されることによって、ロータの加熱
作用は冷却空気によってできるだけわずかに抑えられひ
いては過渡応力のレベルもできるでけわずかに抑えられ
る。更にボス側で回収することによってほとんど塵を含
まない純度の高い空気が環状通路内に導入される。It is particularly advantageous that the cooling air on the rotor side for the turbine is recovered at the compressor boss behind the last rotor row of the compressor and the cooling air is swirled into the annular passage. The heating action of the rotor is minimized as much as possible by the cooling air and thus the level of transient stresses is also minimized. Further, by collecting on the boss side, high-purity air containing almost no dust is introduced into the annular passage.
【0016】更に、旋回グリッドが環状通路内で最小の
半径上でしかも翼車側室のできるだけ近くに配置されて
いると有利である。このばあい最小の半径はこの局所的
な個所で生ぜしめられる音速に適合される。従って軸方
向スラストを減少させる手段が得られる。It is furthermore advantageous if the pivot grid is arranged on the smallest radius in the annular passage and as close as possible to the impeller compartment. In this case, the minimum radius is adapted to the speed of sound produced at this local point. Thus, a means is provided for reducing axial thrust.
【0017】更に有利には、ドラムカバーに対してシー
ル作用を発揮するラビリンスシールが熱伝達係数αを減
少させるためにロータ側でセグメントに分割されている
ことによってラビリンスシール内の通常の過度に高い熱
伝達係数αの作用が遮断される。It is further advantageous that the labyrinth seal, which exerts a sealing action on the drum cover, is segmented on the rotor side in order to reduce the heat transfer coefficient α, so that the normally excessively high labyrinth seal in the labyrinth seal is obtained. The effect of the heat transfer coefficient α is cut off.
【0018】[0018]
【実施例】図面では本発明を理解するために重要な構成
部材のみを図示している。ガスタービン設備のうち例え
ば排ガス管および煙突を有するガスタービンの排ガスケ
ーシング並びに圧縮機の流入部分は図示されていない。
作業媒体の流れ方向は矢印によって図示されている。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows only those components which are important for understanding the invention. Of the gas turbine installation, for example, the exhaust gas casing of a gas turbine having an exhaust gas pipe and a chimney and the inlet part of a compressor are not shown.
The direction of flow of the working medium is indicated by arrows.
【0019】図1で静翼列および動翼列としての軸方向
で貫流される第1の段2のみを図示されているタービン
1は、ほぼ翼を植え付けられたロータ3と静翼を備えた
内部ケーシング4とから構成されていて、この内部ケー
シング4はタービンケーシング5内に懸架されている。The turbine 1 shown in FIG. 1 with only the first stage 2 axially flowing therethrough as a stator row and a rotor row comprises a rotor 3 and vanes approximately planted with blades. The inner casing 4 is suspended in a turbine casing 5.
【0020】図示の実施例ではタービンケーシング5は
同様に圧縮された燃焼空気用の捕集室6を有している。
捕集室6からは燃焼空気は環状燃焼室7内に達し、この
環状燃焼室7自体はタービン入口部内に、即ち第1の静
翼列の上流側に連通している。捕集室6内には圧縮機9
のデフューザ8から圧縮された空気が流入する。In the embodiment shown, the turbine casing 5 has a collection chamber 6 for compressed air which is also compressed.
From the collection chamber 6, the combustion air reaches the interior of the annular combustion chamber 7, which communicates with the interior of the turbine, ie upstream of the first row of stator vanes. A compressor 9 is provided in the collection chamber 6.
Compressed air flows in from the diffuser 8.
【0021】圧縮機のうち最後の段10のみが図示され
ていて、このばあいこの最後の段の静翼は本来の静翼と
後置静翼とから構成される。圧縮機およびタービンの動
翼は共通の軸11に係合していて、このばあいタービン
と圧縮機との間を占める部分はドラム12として構成さ
れている。Only the last stage 10 of the compressor is shown, in which case the vanes of this last stage consist of the original vanes and the trailing vanes. The rotor blades of the compressor and the turbine are engaged on a common shaft 11, the part occupying between the turbine and the compressor being configured as a drum 12.
【0022】ドラム12は軸方向の延び全体に亘ってド
ラムカバー13によって取り囲まれていて、このドラム
カバー13はリブ14を介して圧縮機のデフューザ外部
ケーシング15に固定されている。ドラムカバー13は
圧縮機側で最後の両圧縮機静翼列の翼用のカバーバンド
を形成している。The drum 12 is entirely surrounded by a drum cover 13 extending in the axial direction, and the drum cover 13 is fixed to a diffuser outer casing 15 of the compressor via ribs 14. The drum cover 13 forms a cover band for the blades of the last two compressor stationary blade rows on the compressor side.
【0023】タービン側ではドラムカバー13はタービ
ンロータの端面と協働して半径方向にのびる翼車側室1
7を制限している。この翼車側室17は環状通路18の
流出側の端部を形成していて、環状通路18は、最後の
圧縮機動翼列の後方のボスから出発して、ドラムとドラ
ムカバーとの間でのびている。環状通路内にはロータ側
の冷却空気全体が導入される。On the turbine side, the drum cover 13 cooperates with the end face of the turbine rotor to extend radially in the impeller side chamber 1.
Seven. This impeller side chamber 17 forms the outflow end of an annular passage 18 which, starting from the boss behind the last compressor blade row, extends between the drum and the drum cover. Is running. The entire cooling air on the rotor side is introduced into the annular passage.
【0024】環状通路を設計するばあい環状通路内を支
配する旋回流を生ぜしめる流れに基づいて次のことを考
慮する必要がある。即ち、旋回流がドラムに沿って不安
定にならないようにするために、冷却空気の常用速度お
よび接線方向速度並びに平均通路半径および平均通路高
さは、旋回流理論に基づき周知であるように、所定の相
互関係を有しなければならない。When designing an annular passage, the following must be considered based on the flow that generates a swirling flow that governs the inside of the annular passage. That is, in order to prevent the swirling flow from becoming unstable along the drum, the normal speed and tangential speed of the cooling air and the average passage radius and the average passage height are, as is well known based on the swirling flow theory, It must have a certain correlation.
【0025】タービン側の端部でドラムにはドラムカバ
ーに対してシール作用を発揮するラビリンスシール19
が配置されている。ラビリンスシール19は間接的にの
みドラムカバーに対してシールする。ドラムカバーの回
転しない部分はラビリンス体24内で適当な形式で固定
されている。A labyrinth seal 19 which exerts a sealing action on the drum cover at the end of the turbine is provided on the drum.
Is arranged. The labyrinth seal 19 seals against the drum cover only indirectly. The non-rotating part of the drum cover is fixed in the labyrinth body 24 in a suitable manner.
【0026】熱伝達係数αを下げるためにラビリンスシ
ール19はロータ側でドラム表面に配置された所定数の
セグメントに分割されている。図3ではラビリンスシー
ル19の区分化が図示されている。図示の実施例では軸
方向にのびるハンマヘッド状の溝21が用いられ、この
溝はドラム12のフランジ22内に穿設されている。In order to reduce the heat transfer coefficient α, the labyrinth seal 19 is divided on the rotor side into a predetermined number of segments arranged on the drum surface. FIG. 3 shows the division of the labyrinth seal 19. In the embodiment shown, an axially extending hammerhead-shaped groove 21 is used, which is bored in a flange 22 of the drum 12.
【0027】溝21内にはいわゆる断熱セグメントが適
当に形成された脚部23によって懸架されている。断熱
セグメントの環状通路内に突入する外面に対して図3で
は図示されてない金属製のシール条片が作用していて、
このシール条片は例えばラビリンス体内に圧入されてい
るか又は別の形式で固定されている。A so-called heat-insulating segment is suspended in the groove 21 by appropriately formed legs 23. A metal sealing strip, not shown in FIG. 3, acts on the outer surface protruding into the annular passage of the heat insulating segment,
This sealing strip is, for example, pressed into the labyrinth body or otherwise fixed.
【0028】本発明によれば環状通路18の内部では冷
却空気は旋回グリッドにおいて偏向されかつ最高の接線
方向速度に加速される。この旋回グリッド25は旋回ノ
ズルとして環状通路18内で直接タービンロータの端面
16に対置して設けられている、即ち旋回グリッド25
は直接翼車側室17内に連通している。後で詳述する理
由から有利には、旋回グリッドは最小の半径上に配置さ
れる。According to the invention, inside the annular passage 18, the cooling air is deflected in the swivel grid and accelerated to the highest tangential speed. The swirl grid 25 is provided as a swirl nozzle in the annular passage 18 directly against the end face 16 of the turbine rotor, ie
Communicates directly with the impeller side chamber 17. Advantageously, the turning grid is arranged on a minimum radius for reasons which will be explained in more detail below.
【0029】ラビリンス体24を所定の位置で保持する
ために、ラビリンス体24は流れを方向付ける周方向に
亘って分配された多数の支持リブ26を介してドラムカ
バー13に結合されている。In order to hold the labyrinth body 24 in place, the labyrinth body 24 is connected to the drum cover 13 via a number of circumferentially distributed support ribs 26 which direct the flow.
【0030】図2の円筒断面の展開図では拡大図でラビ
リンス体24に亘って羽根を図示している。このばあい
cは冷却空気の絶対速度をかつuはロータの周速度を意
味している。図示の実施例のばあいのサイズ設定のため
に翼弦に対するピッチの比は支持リブ26においては例
えば1、2でありかつ旋回ノズルにおいてはほぼ0.8
5である。FIG. 2 is an enlarged view showing the blades over the labyrinth body 24 in an expanded view of the cylindrical cross section. In this case, c means the absolute speed of the cooling air and u means the peripheral speed of the rotor. For sizing in the illustrated embodiment, the pitch to chord ratio is, for example, 1, 2 at the support rib 26 and approximately 0.8 at the swirl nozzle.
5
【0031】支持リブ26は対称的な翼形を有する流れ
リブであり、このばあい流れ速度変化もまた流れ方向変
化も生ぜしめられない。流れは速度cでかつ周方向に対
してほぼ20度の角度を成して支持リブを離れる。The support rib 26 is a flow rib having a symmetrical airfoil, in which case neither a change in the flow velocity nor a change in the flow direction occurs. The flow leaves the support ribs at velocity c and at an angle of approximately 20 degrees to the circumferential direction.
【0032】旋回ノズルは曲率の小さな平均カンバ線を
有する加速グリッドであり、この加速グリッドは流れを
ほぼ25度からほぼ10度に偏向しかつ速度をほぼ12
0m/secからほぼ420m/secに上昇させる。The swirl nozzle is an accelerating grid having an average birch line of small curvature, which deflects the flow from approximately 25 degrees to approximately 10 degrees and reduces the velocity to approximately 12 degrees.
Increase from 0 m / sec to almost 420 m / sec.
【0033】本発明の作用形式は以下に数例に基づき説
明するが、計算および実験に基づく全ての絶対値の公示
については省略する。それというのもこの絶対値は極め
て多数のパラメータとの関連性に基づいていずれにせよ
十分な説得力を持たないからである。The mode of operation of the present invention will be described below based on several examples, but the disclosure of all absolute values based on calculations and experiments will be omitted. This absolute value is not sufficiently persuasive anyway based on the relevance of a very large number of parameters.
【0034】ロータを冷却するために必要な全ての冷却
空気、即ち圧縮された空気のほぼ8%の冷却空気は最後
の動翼列の後方でボスの範囲で回収される。環状通路1
8を介して旋回流を生ぜしめられた冷却空気がドラムラ
ビリンスシールの手前まで流れる。All the cooling air required to cool the rotor, ie approximately 8% of the compressed air, is recovered in the area of the boss behind the last row of blades. Annular passage 1
The cooling air generated by the swirling flow via 8 flows to a position short of the drum labyrinth seal.
【0035】圧縮機によって予め生ぜしめられた旋回流
によって、ロータ表面と冷却空気との間のわずかな相対
速度に基づいて最小の熱伝達係数αおよび最低の断熱壁
温度が得られるようになる。これによって矢張り当該範
囲で低い過渡応力および最低の定常温度が生ぜしめられ
る。The swirling flow pre-generated by the compressor results in a minimum heat transfer coefficient α and a minimum adiabatic wall temperature based on the small relative speed between the rotor surface and the cooling air. This results in low transient stresses and the lowest steady-state temperatures in the range.
【0036】ラビリンスシール19を介して不可壁な漏
れ量のみが流れる。ラビリンスシール19において接線
方向速度が周速度のほぼ50%に減少させられることを
回避できない。従ってすでに上述のポジティフな旋回作
用の一部が失われるようになる。更にラビリンスシール
19における固有の流れ形式によって熱伝達係数αの値
が増大する。Through the labyrinth seal 19, only the unacceptable leakage flows. It cannot be avoided that the tangential speed in the labyrinth seal 19 is reduced to approximately 50% of the peripheral speed. Therefore, a part of the above-described positive turning action is already lost. Furthermore, the value of the heat transfer coefficient α increases due to the inherent flow type in the labyrinth seal 19.
【0037】このばあい防護手段はロータ側のラビリン
スシール部分の区分化によって得られ、これによってド
ラム内への熱の流れが著しく減少される。ラビリンスシ
ール内で旋回流が減少されるという事実に基づき、ラビ
リンスシールに続く流出通路27の部分をできるだけ短
く設計すること、即ちラビリンスシールを第1のタービ
ンディスクのできるだけ近くに設置することが重要であ
る。In this case, the protection is obtained by sectioning the labyrinth seal on the rotor side, whereby the heat flow into the drum is significantly reduced. Due to the fact that the swirling flow is reduced in the labyrinth seal, it is important to design the portion of the outflow passage 27 following the labyrinth seal as short as possible, ie to place the labyrinth seal as close as possible to the first turbine disk. is there.
【0038】ロータ冷却空気の主要部分はラビリンス体
24の流れを方向付ける支持リブ26を介して旋回ノズ
ル25内に案内される。この旋回ノズル25内では冷却
空気はロータ回転方向で同時に多少偏向された状態で音
速の近くまで加速される。このばあい旋回グリッドから
の流出はほぼ接線方向で、即ち周方向に対してほぼ10
度の角度を成して行われる。The main part of the rotor cooling air is guided into the swirl nozzle 25 via support ribs 26 which direct the flow of the labyrinth body 24. In the swirl nozzle 25, the cooling air is accelerated to near the speed of sound while being slightly deflected simultaneously in the rotor rotation direction. In this case, the outflow from the swirl grid is almost tangential, that is, approximately 10
This is done at an angle in degrees.
【0039】一面ではこの強い旋回流はすでに述べたよ
うに熱伝達作用に有利な作用を及ぼす。ロータ内への冷
却空気の入口部において周速度に対する接線方向速度の
比がほぼ1であると、有利な値が得られる。このこと
は、ロータ冷却通路内に流入したばあい作業交換が行わ
れないということ、即ちロータの作業が失われなければ
またロータに作業が付加されることもないということを
意味している。特に冷却空気の温度がポンプ作業によっ
て高められることもない。On the one hand, this strong swirling flow has an advantageous effect on the heat transfer effect, as already mentioned. Advantageous values are obtained if the ratio of the tangential speed to the circumferential speed at the inlet of the cooling air into the rotor is approximately unity. This means that no work is exchanged when the rotor flows into the cooling passage, that is, no work is added to the rotor unless the work of the rotor is lost. In particular, the temperature of the cooling air is not raised by the pump operation.
【0040】更に、高い速度レベルに基づき、旋回グリ
ッドからの流出部において静圧が著しく減少する。従っ
て翼車側室内では低い平均圧力が支配し、これによって
ロータの軸方向スラストが減少させられる。Furthermore, due to the high speed levels, the static pressure at the outlet from the pivot grid is significantly reduced. Thus, a low average pressure prevails in the impeller chamber, which reduces the axial thrust of the rotor.
【0041】当然本発明は図示の実施例に限定されるの
もではない。従って支持リブと旋回ノズルとを別個に構
成する代わりに、支持リブと旋回ノズルとを単一のグリ
ッド内に統合することもできる。Of course, the invention is not limited to the embodiment shown. Therefore, instead of separately configuring the support ribs and the swirl nozzle, the support ribs and the swirl nozzle can be integrated into a single grid.
【図1】ガスタービンの部分縦断面図。FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view of a gas turbine.
【図2】貫流される環状通路の平均直径上での円筒断面
の展開図。FIG. 2 is an exploded view of a cylindrical section on an average diameter of an annular passage to be passed through.
【図3】ラビリンスシール平面内でのドラムの部分横断
面図。FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the drum in the plane of the labyrinth seal.
1 タービン、 9 圧縮機、 12 ドラム、 13
ドラムカバー、 16端面、 18 環状通路、 1
9 ラビリンスシール、 20 セグメント、 25
旋回グリッド1 turbine, 9 compressor, 12 drums, 13
Drum cover, 16 end faces, 18 annular passage, 1
9 Labyrinth seals, 20 segments, 25
Swivel grid
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭46−28059(JP,B1) 米国特許3826084(US,A) 英国特許出願公開2189845(GB,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02C 7/18 F01D 5/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-B-46-28059 (JP, B1) U.S. Pat. No. 3,208,084 (US, A) UK Patent Application Publication 2189845 (GB, A) Cl. 7 , DB name) F02C 7/18 F01D 5/08
Claims (3)
(9)を駆動する多段式のタービン(1)を有する軸流
式のガスタービンであって、タービンと圧縮機との間に
位置する軸部分が、ドラムカバー(13)によって取り
囲まれたドラム(12)として構成されていて、ドラム
とドラムカバーとの間に形成された環状通路(18)に
よって、圧縮機から回収された冷却空気がタービンロー
タの端面(16)にかつこれに次いでタービンロータの
ロータ側の冷却通路に向けて案内されるようになってい
て、圧縮機の出口部の圧力レベルとタービン内への冷却
空気の入口部の圧力レベルとの間でシールするためにド
ラムに、ドラムカバーに対してシール作用を発揮するラ
ビリンスシール(19)が配置されていて、このばあい
タービン用のロータ側の冷却空気全体が圧縮機出口部範
囲で圧縮機から回収される形式のものにおいて、タービ
ン用のロータ側の冷却空気が圧縮機の最後の動翼列の後
方で圧縮機のボスのところで回収されかつ冷却空気に旋
回流を生ぜしめられて直接環状通路内に導入されるよう
になっていて、この冷却空気が環状通路の内部で旋回グ
リッド(25)において偏向されかつ音速の近くまで加
速されるようになっていることを特徴とする、軸流式の
ガスタービン。An axial-flow gas turbine having a multi-stage turbine (1) for driving a compressor (9) disposed on a common shaft (11), wherein a gas turbine is disposed between the turbine and the compressor. Is configured as a drum (12) surrounded by a drum cover (13) and is recovered from the compressor by an annular passage (18) formed between the drum and the drum cover. Cooling air is directed to the end face (16) of the turbine rotor and subsequently to a cooling passage on the rotor side of the turbine rotor, the pressure level at the compressor outlet and the cooling air into the turbine. A labyrinth seal (19) is provided on the drum for sealing against the drum cover in order to seal between the pressure level at the inlet of the turbine and a rotor for the turbine. In the type where the entire cooling air on the side is recovered from the compressor in the area of the compressor outlet, the cooling air on the rotor side for the turbine is recovered at the compressor boss behind the last bucket row of the compressor The cooling air is swirled into the cooling air and introduced directly into the annular passage, which is deflected inside the annular passage at the swirling grid (25) and close to the speed of sound. An axial-flow gas turbine, characterized in that the gas turbine is driven at a high speed.
7)によって形成されていて、この翼車側室が一方では
ドラムカバーによってかつ他方ではタービンロータの端
面(16)によって制限されていることを特徴とする、
請求項1記載のガスタービン。2. An annular passage having a turbine side and an impeller side chamber (1).
7), characterized in that this impeller side chamber is limited on the one hand by the drum cover and on the other hand by the end face (16) of the turbine rotor,
The gas turbine according to claim 1.
るラビリンスシール(19)が熱伝達係数αを減少させ
るためにロータ側でセグメントに分割されていることを
特徴とする、請求項1記載のガスタービン。3. The method according to claim 1, wherein the labyrinth seal for sealing the drum cover is divided into segments on the rotor side to reduce the heat transfer coefficient α. gas turbine.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH963/90-1 | 1990-03-23 | ||
CH96390 | 1990-03-23 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04224234A JPH04224234A (en) | 1992-08-13 |
JP3105277B2 true JP3105277B2 (en) | 2000-10-30 |
Family
ID=4199266
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03058711A Expired - Lifetime JP3105277B2 (en) | 1990-03-23 | 1991-03-22 | Axial gas turbine |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5189874A (en) |
EP (1) | EP0447886B1 (en) |
JP (1) | JP3105277B2 (en) |
DE (1) | DE59102139D1 (en) |
Families Citing this family (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2707698B1 (en) * | 1993-07-15 | 1995-08-25 | Snecma | Turbomachine provided with an air blowing means on a rotor element. |
DE4433289A1 (en) * | 1994-09-19 | 1996-03-21 | Abb Management Ag | Axial gas turbine |
US5555721A (en) * | 1994-09-28 | 1996-09-17 | General Electric Company | Gas turbine engine cooling supply circuit |
JP4088368B2 (en) * | 1998-06-04 | 2008-05-21 | 三菱重工業株式会社 | Gland deformation prevention structure of low-pressure steam turbine |
US6234746B1 (en) * | 1999-08-04 | 2001-05-22 | General Electric Co. | Apparatus and methods for cooling rotary components in a turbine |
CN1329662C (en) * | 2001-12-17 | 2007-08-01 | 乐金电子(天津)电器有限公司 | Vortex compressor |
EP1418319A1 (en) | 2002-11-11 | 2004-05-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Gas turbine |
DE102005025244A1 (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-07 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Air guiding system between compressor and turbine for gas-turbine engine operated at high pressure ratio has compressor and air chamber whereby first turbine cooling air is flowed through air chamber |
EP2011963B1 (en) * | 2007-07-04 | 2018-04-04 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Method for operating a gas turbine with axial thrust balance |
EP2242916B1 (en) * | 2008-02-20 | 2015-06-24 | Alstom Technology Ltd | Gas turbine |
US8935926B2 (en) | 2010-10-28 | 2015-01-20 | United Technologies Corporation | Centrifugal compressor with bleed flow splitter for a gas turbine engine |
DE102013220844B4 (en) | 2013-10-15 | 2019-03-21 | MTU Aero Engines AG | Compressor and gas turbine with such a compressor |
US10371055B2 (en) | 2015-02-12 | 2019-08-06 | United Technologies Corporation | Intercooled cooling air using cooling compressor as starter |
US11808210B2 (en) | 2015-02-12 | 2023-11-07 | Rtx Corporation | Intercooled cooling air with heat exchanger packaging |
US10731560B2 (en) | 2015-02-12 | 2020-08-04 | Raytheon Technologies Corporation | Intercooled cooling air |
US10830148B2 (en) | 2015-04-24 | 2020-11-10 | Raytheon Technologies Corporation | Intercooled cooling air with dual pass heat exchanger |
US10480419B2 (en) | 2015-04-24 | 2019-11-19 | United Technologies Corporation | Intercooled cooling air with plural heat exchangers |
US10221862B2 (en) | 2015-04-24 | 2019-03-05 | United Technologies Corporation | Intercooled cooling air tapped from plural locations |
US10100739B2 (en) | 2015-05-18 | 2018-10-16 | United Technologies Corporation | Cooled cooling air system for a gas turbine engine |
US10794288B2 (en) | 2015-07-07 | 2020-10-06 | Raytheon Technologies Corporation | Cooled cooling air system for a turbofan engine |
US10443508B2 (en) | 2015-12-14 | 2019-10-15 | United Technologies Corporation | Intercooled cooling air with auxiliary compressor control |
US10669940B2 (en) | 2016-09-19 | 2020-06-02 | Raytheon Technologies Corporation | Gas turbine engine with intercooled cooling air and turbine drive |
US10794290B2 (en) | 2016-11-08 | 2020-10-06 | Raytheon Technologies Corporation | Intercooled cooled cooling integrated air cycle machine |
US10550768B2 (en) | 2016-11-08 | 2020-02-04 | United Technologies Corporation | Intercooled cooled cooling integrated air cycle machine |
US10961911B2 (en) | 2017-01-17 | 2021-03-30 | Raytheon Technologies Corporation | Injection cooled cooling air system for a gas turbine engine |
US10995673B2 (en) | 2017-01-19 | 2021-05-04 | Raytheon Technologies Corporation | Gas turbine engine with intercooled cooling air and dual towershaft accessory gearbox |
US10577964B2 (en) | 2017-03-31 | 2020-03-03 | United Technologies Corporation | Cooled cooling air for blade air seal through outer chamber |
US10711640B2 (en) | 2017-04-11 | 2020-07-14 | Raytheon Technologies Corporation | Cooled cooling air to blade outer air seal passing through a static vane |
US10738703B2 (en) | 2018-03-22 | 2020-08-11 | Raytheon Technologies Corporation | Intercooled cooling air with combined features |
US10830145B2 (en) | 2018-04-19 | 2020-11-10 | Raytheon Technologies Corporation | Intercooled cooling air fleet management system |
US10808619B2 (en) | 2018-04-19 | 2020-10-20 | Raytheon Technologies Corporation | Intercooled cooling air with advanced cooling system |
US10718233B2 (en) | 2018-06-19 | 2020-07-21 | Raytheon Technologies Corporation | Intercooled cooling air with low temperature bearing compartment air |
US11255268B2 (en) | 2018-07-31 | 2022-02-22 | Raytheon Technologies Corporation | Intercooled cooling air with selective pressure dump |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2647684A (en) * | 1947-03-13 | 1953-08-04 | Rolls Royce | Gas turbine engine |
US2951337A (en) * | 1957-05-28 | 1960-09-06 | Gen Motors Corp | Turbine air system |
US3565545A (en) * | 1969-01-29 | 1971-02-23 | Melvin Bobo | Cooling of turbine rotors in gas turbine engines |
US3826084A (en) * | 1970-04-28 | 1974-07-30 | United Aircraft Corp | Turbine coolant flow system |
US3989410A (en) * | 1974-11-27 | 1976-11-02 | General Electric Company | Labyrinth seal system |
US4236869A (en) * | 1977-12-27 | 1980-12-02 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine having bleed apparatus with dynamic pressure recovery |
US4332133A (en) * | 1979-11-14 | 1982-06-01 | United Technologies Corporation | Compressor bleed system for cooling and clearance control |
GB2108202B (en) * | 1980-10-10 | 1984-05-10 | Rolls Royce | Air cooling systems for gas turbine engines |
US4456427A (en) * | 1981-06-11 | 1984-06-26 | General Electric Company | Cooling air injector for turbine blades |
US4462204A (en) * | 1982-07-23 | 1984-07-31 | General Electric Company | Gas turbine engine cooling airflow modulator |
DE3424139C2 (en) * | 1984-06-30 | 1996-02-22 | Bbc Brown Boveri & Cie | Gas turbine rotor |
US4674955A (en) * | 1984-12-21 | 1987-06-23 | The Garrett Corporation | Radial inboard preswirl system |
US4650395A (en) * | 1984-12-21 | 1987-03-17 | United Technologies Corporation | Coolable seal segment for a rotary machine |
GB2189845B (en) * | 1986-04-30 | 1991-01-23 | Gen Electric | Turbine cooling air transferring apparatus |
DE3736836A1 (en) * | 1987-10-30 | 1989-05-11 | Bbc Brown Boveri & Cie | AXIAL FLOWED GAS TURBINE |
-
1991
- 1991-03-07 DE DE59102139T patent/DE59102139D1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-03-07 EP EP91103525A patent/EP0447886B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-03-22 JP JP03058711A patent/JP3105277B2/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-04-02 US US07/679,274 patent/US5189874A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE59102139D1 (en) | 1994-08-18 |
JPH04224234A (en) | 1992-08-13 |
EP0447886B1 (en) | 1994-07-13 |
EP0447886A1 (en) | 1991-09-25 |
US5189874A (en) | 1993-03-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3105277B2 (en) | Axial gas turbine | |
US4311431A (en) | Turbine engine with shroud cooling means | |
US4425079A (en) | Air sealing for turbomachines | |
US5044881A (en) | Turbomachine clearance control | |
US4537024A (en) | Turbine engines | |
US5143512A (en) | Turbine rotor disk with integral blade cooling air slots and pumping vanes | |
US3936215A (en) | Turbine vane cooling | |
US5238364A (en) | Shroud ring for an axial flow turbine | |
JP4124552B2 (en) | High pressure compressor stator | |
US6896482B2 (en) | Expanding sealing strips for steam turbines | |
EP0532303A1 (en) | System and method for improved engine cooling | |
US4702670A (en) | Gas turbine engines | |
US4306834A (en) | Balance piston and seal for gas turbine engine | |
JP2007120501A (en) | Interstage seal, turbine blade, and interface seal between cooled rotor and stator of gas turbine engine | |
GB1225445A (en) | ||
JPH0646003B2 (en) | Gas turbine sealing structure | |
JP2011512479A (en) | Impeller and turbocharger | |
US3437313A (en) | Gas turbine blade cooling | |
US20050169749A1 (en) | Labyrinth seal device for gas turbine engine | |
JP4625158B2 (en) | Centrifugal compressor | |
US8561997B2 (en) | Adverse pressure gradient seal mechanism | |
US20190003326A1 (en) | Compliant rotatable inter-stage turbine seal | |
JP3461875B2 (en) | Gas turbine with flanged exhaust casing | |
JPS62195402A (en) | Shroud device controlling nose clearance of turbine rotor blade | |
US6129513A (en) | Fluid seal |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080901 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080901 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090901 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090901 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100901 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110901 Year of fee payment: 11 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110901 Year of fee payment: 11 |